对目前伸缩装置设计的几点浅见
1 小跨径的中小桥(如20m以内的)宜不设伸缩缝。支座采用固定式橡胶支座,让墩台的弹性变形和台后 的土抗力来抵抗温度应力(因变形长度在10m以内伸缩量一般在5mm以内)。
2 中、小桥宜采用W型伸缩装置,它具有以下一些优点:a伸缩体与铁件联接可不用胶水,而利用橡胶本 身的预压密缝防水;b构件尺寸小,相应材料用量省,施工方便,造价低;c温度伸缩变形发挥像胶弹性材 料性能。在外荷作用下则充分利用拱形结构的优势。
3 从实践和有关资料来看,不论W型、V型、空心板型的橡胶体都可使用。毛病不在胶体本身,而是在整个 伸缩装置结构的设计是否合理。瑞杰路桥公司的伸缩装置、近几年应用较多的TST伸缩装置设计比较合理, 在行车时它具有较高的刚度,在温度变化时又变形灵活。
4 从目前已经施工的伸缩装置来看,板式伸缩装置的平整度较好,其原因是胶体内不仅加入了足够数量的 钢板以增加变形体的刚度,而且又有足够数量的铆钉使伸缩体同桥梁变形体的联结比较牢固,不至于象原来 空心板橡胶伸缩缝那样易于脱出。
对伸缩缝装置的要求
桥梁伸缩缝装置时桥梁结构中的薄弱部位,由于直接承受车轮的反复荷载,很小的不平整就会使其承受很大 的冲击,因而是桥梁 结构中zui容易损坏的部位。对于伸缩缝的设计和构造处理一定要慎重。综合分析桥梁伸 缩缝损坏情况,对伸缩缝应有以下几方面的要求。
1 应认真考虑伸缩量的使用范围 首先是伸缩装置能在顺桥向和横桥向均能保证自由伸缩的伸缩量。由于斜桥、弯桥和坡桥的伸缩装置还应特 别考虑其对伸缩范围的特殊要求。其次,选择伸缩装置时应注意其伸缩量的使用范围,大伸缩量的伸缩装置 用于小变形的桥梁上是不经济的。有些伸缩装置当用于混凝土桥梁端时,则必须加厚梁端部分,以便伸缩缝 的牢固安装。
2 应考虑伸缩缝的耐久性 伸缩装置还应有以下一些要求:耐冲击、构造简单、施工容易、安装方便,伸缩装置的耐久性原则上希望和 桥梁本身的耐久性相同,然而这一点很难达到。因此,通常希望桥梁伸缩装置的耐久性大于桥面铺装的耐久 性。同时也应注意伸缩装置的防水等要求
影响伸缩量的基本因素
1 温度变化 一般由于温度变化而引起的伸缩量占全部伸缩量的主要部分。此外由于受到太阳照射,桥梁上、下温度不同 而产生挠度,桥梁端部会发生旋转变位,但这种变位量较小,在设计时可以根据具体情况加以考虑。
2 混凝土的收缩和徐变 对于钢筋混凝土桥梁必须考虑由于混凝土收缩引起的收缩量;对于预应力混凝土桥梁则必须考虑由于混凝土 的收缩和徐变引起的梁的变形。由混凝土收缩引起的收缩量一般换算成温度下降而引起的收缩量计算。
3 各种荷重所引起的桥梁挠度结构自重、汽车和人群等荷载和活载,将引起桥梁的挠曲变形,这样会使桥梁端部产生旋转变位,从而使桥 梁伸缩缝装置承受垂直、水平及旋转变位。
4 斜桥及曲线桥的变位 斜桥及曲线桥在发生支承移动方向的变位L时,便有在桥端线方向的变位S及垂直于桥端线方向的变位d: d=L sinθ S=L cosθ 式中:θ-倾斜角;L-伸缩量。 把沿支座移动方向的位移L称作伸缩缝,把垂直于桥梁线的位移d称作梁端伸缩缝。由于平行于桥端线S的位 移而使伸缩装置在平面上受扭,产生剪应力,在设计时必须注意。同时,还应注意支座的约束条件及墩台形 式的不同所产生的影响。
5 其他影响因素 对于设有较大纵坡的桥梁,如果活动端如通常施工那样在水平方向设置支座时,那么在桥面上将会产生水平 移动值乘以纵坡得出垂直方向上的变位。这种变位置较小时不会对伸缩缝有大的影响,但在采用钢板叠合形 式伸缩缝装置或者在伸缩量大、纵坡大的情况下,在伸缩缝的选型上就必须引起注意。
桥式伸缩缝的安装通常是梁端结构的较弱部分,它直接承受各种车辆的负荷并直接暴露于自然环境中。它还会受到各种因素的影响,这使得扩展设备更容易出现损坏。
一般而言,桥梁伸缩缝出现破损的原因很多,例如设计不良,设备本身存在问题,浇注后的材料选择不当,结构不合理等,这些因素可能会对桥梁造成不同程度的损坏。因此,扩展装置相对容易损坏,那么具体原因是什么呢?
1.桥梁伸缩缝的设计存在问题。在设计中未考虑重复载荷后,梁端将受到损坏,这将导致扩展设备发生故障。
2.装置本身存在问题。由于结构刚度不足,伸缩装置的强度不足,并且在使用过程中会有不同程度的磨损。
3.膨胀装置的浇注和填充材料选择不当。浇注时,未选择合适的材料,这会导致膨胀装置的质量下降,从而影响膨胀装置。
4.施工不合理。在施工过程中,由于梁端伸缩缝间距设计不合理,此时定位角钢的位置不正确,导致伸缩装置无法正常工作。
5.桥梁伸缩缝的设置不理想,为了减少伸缩缝,其中许多将使用连续梁或连续桥面板。实际上,应为连续的桥面甲板提供连续的接缝。因此,当前的连续接点设置不正确,从而导致更换损坏。